JP2632982B2

JP2632982B2 - モータ駆動回路

Info

Publication number: JP2632982B2
Application number: JP63298481A
Authority: JP
Inventors: 憲司大谷; 頼信村山
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1988-11-26
Filing date: 1988-11-26
Publication date: 1997-07-23
Anticipated expiration: 2012-07-23
Also published as: JPH02146982A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、サーボICのサーボ出力に応じてモータを
駆動するモータ駆動回路に関する。

〔従来の技術〕

従来、モータサーボ回路には、制御部としてのサーボ
ICとともに、モータに駆動出力を供給するためのドライ
ブICが設置されており、ドライブICにはモータに駆動電
流を流す出力回路に対し駆動出力を供給するためのモー
タ駆動回路が設置されている。

第４図は、従来のモータ駆動回路を示しており、入力
端子２には前記サーボICからサーボ信号V_INが加えられ
ている。サーボ信号V_INは、モータ回転を表すFG信号、
モータの回転位相を表すPG信号によりサーボICによって
形成され、駆動すべきモータに対するトルク指令信号を
示している。このサーボ信号V_INが加えられると、トラ
ンジスタ４のベースには抵抗６を通じてサーボ信号V_IN
に応じた電流I₁が流れる。この電流I₁に応じてトランジ
スタ４および抵抗８には電流I₃が流れる。この電流I
₃は、カレントミラー回路10のトランジスタ101、102の
入力側のトランジスタ101に流れる。トランジスタ101、
102のエミッタ面積比に対応してトランジスタ102には電
流I₂が流れる。出力回路12には、トランジスタ102を通
じて電流I₂が供給されるとともに、電源端子13から電源
電圧V_CCが加えられている。

また、出力回路12には出力電流I_OUTを検出するための
電流検出端子14が設けられ、この電流検出端子14と接地
との間には抵抗16が接続されている。したがって、電流
検出端子14には、トランジスタ４から電流I₃が抵抗８を
通じて流れるとともに、出力回路12から電流I₁₀が流
れ、抵抗16には両電流I₃、I₁₀が合成された出力電流I
_OUTが流れ、電流検出端子14には出力電流I_OUTに応じた
電圧V_ATCが発生する。

そして、トランジスタ４のエミッタには、抵抗16から
なる帰還回路が構成されており、抵抗16に生じた電圧が
トランジスタ４のエミッタに帰還されている。

また、出力回路12にはＹ結線されたモータ18の界磁コ
イル18a、18b、18cが接続されているとともに、回転制
御端子20a、20b、20cに加えられた駆動角制御信号Va、V
b、Vcに基づいて回転制御部22から制御信号が加えられ
る。したがって、モータ18の各界磁コイル18a〜18cに
は、制御信号に基づいた駆動電流が供給され、モータ18
には駆動角制御信号Va〜Vcに対応した回転出力が得られ
るとともに、その回転信号がサーボ信号V_INに応じて制
御される。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、このモータ駆動回路では、第５図に示すよ
うな特性を持っており、サーボ信号V_INはトランジスタ
４のベース・エミッタ間電圧V_BEで決定されるスレッシ
ョルド電圧V₁が設定されている。そこで、サーボ信号V
_INのレベルがスレッショルド電圧V₁を越えない領域d₁で
は、トランジスタ４が非導通となる。

また、サーボ信号V_INのレベルがスレッショルド電圧V
₁を越えて電圧V₂に至る出力電流I_OUTが変動している遷
移領域d₂では、抵抗６、８の抵抗値をR₁、R₂、抵抗16の
抵抗値をR_NFとすると、出力電流I_OUTは、となる。

また、モータ駆動回路のインピーダンスが高く、I₃・
R₂≪V_ATCとすると、式（１）は、となり、出力電流I_OUTは、サーボ信号V_INで制御される
ことになる。

そして、遷移領域d₂を越えてサーボ信号V_INのレベル
が高くなる領域d₃では、出力回路12のドライブ能力の限
度で決定され、サーボ信号V_INのレベルを増加しても、
出力電流I_OUTは一定値を維持する。

したがって、このモータ駆動回路では、電圧入力回路
であり、サーボ信号V_INのバイアス動作点の電圧範囲が
決定され、出力電流I_OUTの動作点は一義的に決定されて
いる。

そして、このモータ駆動回路では、サーボ信号V_INに
よって出力電流I_OUTが決定され、出力電流I_OUTを制限す
ることができない。このため、過大な出力電流I_OUTによ
ってモータ18などの負荷を損傷させるおそれがある。

そこで、この発明は、出力電流をサーボ信号とは別の
制御入力によって制限できるようにしたモータ駆動回路
の提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明のモータ駆動回路は、第１図に例示するよう
に、モータ（18）に駆動電流を流す出力回路（12）と、
サーボ信号を受け、このサーボ信号に対応した電流を発
生する第１のカレントミラー回路（34）と、前記出力回
路に接続され、前記駆動電流を発生させる電流を供給す
る第２のカレントミラー回路（10）と、前記第１のカレ
ントミラー回路から供給される前記電流を電圧に変換す
る抵抗（36）と、この抵抗に発生させた前記電圧がベー
スに加えられることにより、前記第１のカレントミラー
回路から前記電流を引き込む第１のトランジスタ（40）
と、この第１のトランジスタと並列に接続されてベース
に制御電圧が加えられ、前記第１のカレントミラー回路
から前記第１のトランジスタ側に引き込まれる前記電流
の一部を分流させて引き込む第２のトランジスタ（42）
と、前記制御電圧に前記第１のトランジスタのベース・
エミッタ間電圧を加えた電圧がベースに加えられ、前記
第１のカレントミラー回路及び第２のカレントミラー回
路から電流を引き込むことにより、前記第２のカレント
ミラー回路に前記電流を流す第３のトランジスタ（４）
とを備えて、前記制御電圧によって前記出力回路の前記
出力電流を制御することを特徴とする。

〔作用〕

このように構成されたので、サーボ信号に応じた電流
が第１のカレントミラー回路に流れ、抵抗によって電圧
に変換され、この変換電圧は、第１のトランジスタのベ
ースに加えられる。

そして、第１のトランジスタには第２のトランジスタ
が並列に接続され、第２のトランジスタは第１のトラン
ジスタに対して側路を成し、そのベースに加えられる制
御入力によって導通状態またはカットオフ状態に移行し
て電流が制御されるので、第３のトランジスタに流れる
電流が制御され、第１のトランジスタに流れる電流を制
御することができる。

また、第３のトランジスタのベースには、第１のトラ
ンジスタを通じてバイアス電圧が加えられているととも
に、第１のカレントミラー回路から電流が供給され、制
御入力が零のとき、出力電流を零にして制御性を改善す
ることができ、制御入力に対応した出力電流を設定する
ことができる。したがって、出力電流が制限され、過大
な出力電流からモータなどの負荷を保護することができ
る。

〔実施例〕

第１図は、この発明のモータ駆動回路の実施例を示
す。

サーボICの出力部からサーボ出力が加えられる入力部
には電流出力型の差動増幅器30が設置され、その正入力
端子（＋）にはサーボICからのサーボ出力としてトルク
信号を表すサーボ信号V_INが入力端子32Aを通じて加えら
れ、また、負入力端子（−）には一定のバイアス電圧V_B
が入力端子32Bを通じて加えられる。差動増幅器30は電
流出力型であるため、その差動出力にはサーボ信号V_IN
に対応した電流I₄が生じ、第１のカレントミラー回路34
に流れる。

カレントミラー回路34には、電流入力側にトランジス
タ341および抵抗342が設置されており、トランジスタ34
1は、そのベース・コレクタ間がトランジスタ343のエミ
ッタ・ベース間によって短絡されてダイオード接続され
ている。したがって、トランジスタ341のベースと、ト
ランジスタ344、345、346のベースとが共通に接続され
ているので、トランジスタ341とトランジスタ344とのエ
ミッタ面積比に応じた電流I₅がカレントミラー効果によ
って抵抗347およびトランジスタ344に流れる。

電流I₅は、電流・電圧変換手段として設置された抵抗
36を通して接地側に流れ、抵抗36の抵抗値をR₃とする
と、電流I₅と抵抗値R₃との積によって電圧V₃₆（＝R₃・I
₅）に変換される。電圧V₃₆は、抵抗38を通して第１のト
ランジスタとして設置されたバッファ回路を成すPNP型
のトランジスタ40のベース・エミッタ間に加えられてい
る。したがって、トランジスタ40の入力インピーダンス
は大きく、トランジスタ40のベース電流I_Bに比較してそ
のコレクタ電流I_Cが十分に大きい（I_C≫≪I_B）の場合、
トランジスタV_BE40とすると、第３のトランジスタとし
て設置されたトランジスタ４のベースには、 V_B4＝V₃₆＋V_BE40 ・・・（３）からなる電圧V_B4がバイアスされる。ここで、抵抗８の
抵抗値をR₂、トランジスタ４を流れる電流をI₃とする
と、式（３）は、 V_B4＝V_BE4＋I₃・R₂＋I_OUT・R_NF ・・・（４）となり、トランジスタ４にはベース・エミッタ間電圧V
_BE4に応じた電流I₃が流れる。したがって、サーボ信号V
_INが決まると、トランジスタ４のベース・エミッタ間電
圧V_BE4が決定されることになる。

トランジスタ４に流れる電流I₃は、第２のカレントミ
ラー回路として設置されたカレントミラー回路10のトラ
ンジスタ101に流れる。カレントミラー回路10は、トラ
ンジスタ101、102によって構成されており、トランジス
タ101、102のエミッタ面積比に応じてトランジスタ102
に電流I₂が流れる。この電流I₂がモータ18を駆動する出
力回路12に駆動出力として供給されており、出力回路12
から電流I₁₀が流れる。したがって、この電流I₁₀は、電
流検出端子14と接地との間に設置された抵抗16には、出
力回路12からの電流I₁₀とトランジスタ４側の電流I₃と
の合成電流である出力電流I_OUTが流れ、電流検出端子14
には出力電流I_OUTに応じた電圧V_ATCが発生する。したが
って、トランジスタ４には、出力電流I_OUTを抵抗16を通
して帰還する帰還回路が構成されており、トランジスタ
４のベースに電圧V_ATCが帰還される。

そこで、抵抗16の抵抗値R_NFが一定であるとともに、I
₃・R₂≪I_OUT・R_NFに設定すれば、出力電流I_OUTが増大し
ようとすると、トランジスタ４のベース・エミッタ間電
圧V_BE4が小さくなって出力電流I_OUTが減少するように、
また、出力電流I_OUTが減少しようとすると、トランジス
タ４のベース・エミッタ電圧V_BE4が大きくなって出力電
流I_OUTを増大させる帰還動作が行われている。

また、トランジスタ40には、第２のトランジスタとし
て設置されたトランジスタ42のエミッタが共通に接続さ
れ、トランジスタ40、42は差動回路を構成しており、コ
ンパレータ動作を行う。すなわち、制御入力端子44に電
圧源47から加えられた制御入力電圧V_TLと、電圧V₃₆との
大小関係がV_TL＞V₃₆のとき、トランジスタ42はカットオ
フ状態、また、V_TL＜V₃₆のとき、トランジスタ40はカッ
トオフ状態となる。そして、V_TL＜V₃₆の場合、トランジ
スタ42のベース・エミッタ間電圧をV_BE42とすると、ト
ランジスタ４のベース電圧V_B4は、 V_B4＝V_TL＋V_BE42 ・・・（５）となって、式（５）は式（４）と等しくなり、トランジ
スタ40、42の特性を揃えることにより、V_BE40＝V_BE42と
することができる。したがって、V_TL＞V₃₆の場合も、V
_TL＜V₃₆のときと同様に電圧V_B4に応じた電流が流れ、帰
還が加わっている。この場合、トランジスタ40、42はエ
ミッタが直結されているのでゲインが高く、制御入力電
圧V_TLと電圧V₃₆との大小関係がV_TL＞V₃₆のとき、トラン
ジスタ40には電流I₆＝I₉が流れ、また、V_TL＜V₃₆のと
き、トランジスタ42には電流I₆＝I₈が流れる。

そして、出力回路12にはＹ結線されたモータ18の界磁
コイル18a、18b、18cが接続されているとともに、回転
制御端子20a、20b、20cに加えられた駆動角制御信号V
a、Vb、Vcに基づいた制御信号が回転制御部22から加え
られ、この制御信号に基づいてモータ18の界磁コイル18
a〜18cに駆動電流が供給される。したがって、駆動角制
御信号Va〜Vcに対応した回転出力が得られるとともに、
その回転速度はモータ駆動回路の入力端子32Aに加えら
れたサーボ信号V_INに応じて制御される。

ところで、トランジスタ341に流れる電流I₄と、トラ
ンジスタ344に流れる電流I₅とは、トランジスタ341、34
4のエミッタ面積比を等しくすることにより同一値に設
定することができ、電流I₅は抵抗36で電圧V₃₆（＝I₅・R
₃）に変換されているが、トランジスタ４の入力インピ
ーダンスが高く、I₃・R₂≪V_ATCとすると、出力電流I_OUT
は、となり、出力電流I_OUTは、抵抗36の抵抗値R₃に比例関係
にあり、抵抗値R₃によって制御されることになる。そし
て、トランジスタ40、42のベース・エミッタ間電圧V
_BE40、V_BE42の各特性を等しく設定するものとすれば、
各エミッタが共通となっているので、トランジスタ40、
42によってトランジスタ４のベース電位を制御すること
が可能である。すなわち、抵抗36に発生した電圧V₃₆に
対し、制御入力端子44に加えられた制御入力電圧V
_TLが、V_TL＞V₃₆の場合、トランジスタ40側がトランジス
タ４に影響を与え、サーボ信号V_INによって出力電流I
_OUTが制御される。

そして、このモータ駆動回路では、差動増幅器30の正
入力（＋）側または負入力（−）側の何れを基準にする
かによって特性を反転させることができる。たとえば、
差動増幅器30の負入力（−）側を基準にした場合には、
第２図に示すように、サーボ信号V_INのレベルがスレッ
ショルド電圧V₁を越えた領域d₂から出力電流I_OUTが流れ
てサーボ動作が得られる。d₁は出力電流I_OUTが流れない
領域、d₂は出力電流I_OUTの遷移領域、d₃は出力電流I_OUT
の安定領域を表す。

また、差動増幅器30の正入力（＋）側を基準にした場
合には、第３図に示すように、サーボ信号V_INがスレッ
ショルド電圧V₄以下の領域d₄、d₅から出力電流I_OUTが流
れてサーボ動作が得られる。d₄は出力電流I_OUTの安定領
域、d₅は出力電流I_OUTの遷移領域、d₆は出力電流I_OUTの
解除領域を表す。

ところで、トランジスタ40、42は差動入力になってお
り、トランジスタ40のベースに対する制御入力と、トラ
ンジスタ42のベースに対する制御入力電圧V_TLとの何れ
か小さい方が制御入力となり、その入力に応じた出力が
出力回路12に伝えられる。すなわち、電圧V₃₆と、制御
入力電圧V_TLとが、V₃₆＞V_TLのとき、出力電流I_OUTに制
限を加えることができる。

ここで、トランジスタ40に流れる電流をI₉とすると、
I_OUT≫≪I₃の場合、制御入力電圧V_TLは、 V_TL＝−V_BE42＋V_BE4＋I₃・R₂＋V_ATC ・・・（７）となり、V_ATC≫≪I₃・R₂、各トランジスタ４、42のベー
ス・エミッタ間電圧V_BE4、V_BE42が等しいとすると、 V_TL≒V_ATC＝I_OUT.R_NF ・・・（８）となり、ゆえに、出力電流I_OUTは、となり、制御入力端子44に加えられる制御入力電圧V_TL
によって出力電流I_OUTに制限を加えることができる。

そして、トランジスタ４は、V_TL＜V₃₆のとき、トラン
ジスタ42を通してバイアスが設定され、また、V_TL＞V₃₆
のとき、トランジスタ40を通してバイアスが設定され
る。V₃₆＝０のとき、電流は、I₄＝I₅＝I₆＝I₇＝０
（Ａ）となる。トランジスタ341、344、345、346がカッ
トオフ状態となるので、出力電流I_OUT＝０となり、V_TL
＜V₃₆において、V_TL＝０のとき、トランジスタ４に電流
I₇＝I₈が流れ、電流I₇＝I₃となるように設定すれば、電
流I₁₁＝０となり、出力電流I_OUT＝０となる。また、V_TL
＜V₃₆において、V_TL≠０のとき、トランジスタ４に流れ
る電流I₇をI₇≫I₁₁に設定することにより、オフセット
の少ない特性が得られる。すなわち、電圧V_ATCと制御入
力電圧V_TLとがV_ATC＝V_TLとなれば、オフセットは零とな
り、電圧V_ATCと制御入力電圧V_TLとが近づく程制御性が
良好となる。また、V_TL＞V₃₆の場合も同様に電圧V₃₆に
対してオフセットの少ない電圧V_ATCが得られ、オフセッ
トの少ない出力が得られる。そこで、トランジスタ346
がカレントミラー回路34に設置されたことにより、電流
I₇（＝I₆）が流れ、I₁₁≪I₇にする（トランジスタ４、4
2の特性を合わせる）ことにより、オフセットの少ない
特性がV_TL≠０のときにも得られる。

そして、制御入力電圧V_TLに対し電圧V₃₆がV_TL＜V₃₆で
V_TL＝０またはそれ以外のとき、オフセットが少なくな
ることは前述したが、V_TL＞V₃₆の遷移領域でも同様のこ
とが言える。すなわち、V₃₆＝０の場合、電流I₄が流れ
ないので、出力電圧I_OUTは解除状態となる。また、電圧
V₃₆が0V以外のとき、トランジスタ40、42の各特性を同
一に設定するものとすれば、制御入力電圧V_TLの制御の
場合と同様に、V₃₆＝V_ATCの近い値が得られ、オフセッ
トの少ない制御性の良い特性が得られる。

また、カレントミラー回路34において、抵抗348、349
の抵抗値R₃₄₈、R₃₄₉を等しく設定し、トランジスタ34
5、346の各特性が等しいものとすれば、電流I₆、I₇は等
しくなり、電流I₆がトランジスタ４に供給されることに
なる。また、トランジスタ４、42のエミッタ面積を調整
し、各ベース・エミッタ間電圧V_BE4、V_BE42は、V_BE4＝V
_BE42とすれば、トランジスタ４、42の各電流I₃、I₈は、
I₃＝I₈となる。

そして、トランジスタ40、42は、それぞれコンパレー
タとして機能し、制御入力電圧V_TLが、V_TL＝０の場合、
トランジスタ40はカットオフ状態となる。

このため、電流I₆、I₈は、I₆＝I₈となり、I₆＝I₈＝I₇
となる。それゆえ、電流I₃、I₇は、I₃＝I₇となる。

したがって、制御入力電圧V_TLが、V_TL＝０の場合、ト
ランジスタ101、102は動作を停止し、出力回路12に対す
る電流I₂が解除され、出力電流I_OUTが停止される。この
結果、制御入力端子44に対する制御入力電圧V_TLを0Vに
すると、電流検出端子14に発生する電圧V_ATCは、V_ATC＝
０になる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、出力電流の最大値をサーボ信号と
は別の制御入力によって制御することができ、制御入力
電圧が零のとき、確実に出力電流を零にできるので、制
御性が改善され、過大な出力電流による損傷からモータ
などの負荷を保護することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のモータ駆動回路の実施例を示す回路
図、第２図および第３図は第１図に示したモータ駆動回
路の動作特性を示す図、第４図は従来のモータ駆動回路
を示す回路図、第５図は第４図に示したモータ駆動回路
の動作特性を示す図である。 34……第１のカレントミラー回路 36……抵抗 40……第１のトランジスタ 42……第２のトランジスタ４……第３のトランジスタ 10……第２のカレントミラー回路 12……出力回路

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】モータを駆動する出力回路と、サーボ信号を受け、このサーボ信号に対応した電流を発
生する第１のカレントミラー回路と、前記出力回路に出力電流を発生させる第２のカレントミ
ラー回路と、前記第１のカレントミラー回路から供給される前記電流
を電圧に変換する抵抗と、この抵抗に発生させた前記電圧がベースに加えられるこ
とにより、前記第１のカレントミラー回路から前記電流
を引き込む第１のトランジスタと、この第１のトランジスタと並列に接続されてベースに制
御電圧が加えられ、前記第１のカレントミラー回路から
前記第１のトランジスタ側に引き込まれる前記電流の一
部を分流させて引き込む第２のトランジスタと、前記制御電圧に前記第１のトランジスタのベース・エミ
ッタ間電圧を加えた電圧がベースに加えられ、前記第１
のカレントミラー回路及び第２のカレントミラー回路か
ら電流を引き込むことにより、前記第２のカレントミラ
ー回路に前記電流を流す第３のトランジスタと、を備えて、前記制御電圧により前記出力回路の前記出力
電流を制御することを特徴とするモータ駆動回路。